ИССЛЕДОВАНИЕ | 1 |
Задача 1. | При бомбардировке нейтронами ядра урана образовалась два ядра: β- - радиоактивное ядро стронция-95 и β- - радиоактивное ядро ксенона-139. Напишите реакции получения этих ядер и их β- превращений. |
Деление ядра урана. Особый тип ядерных реакций представляют ядерные деления “тяжелых” ядер (элементов, расположенных в конце периодической системы химических элементов). Такие реакции сопровождаются выделением огромного количества энергии. Это видно из графика удельной энергии связи нуклонов (см. тема 4.7).
Например, для ядра урана удельная энергия связи составляет ≈ 7,6 МэВ
нуклон. Ядра химических элементов из середины периодической системы химических элементов обладают максимальной удельной энергией связи - примерно до 8,8 МэВ
нуклон. Это означает, что при делении тяжелого ядра на 2-3 более легких осколка энергия связи, приходящаяся на каждый нуклон, увеличится на величину порядка ≈ 1 МэВ. Число нуклонов в каждом ядре урана равна 235, а это значит, что реакция деления одного ядра приводит к выделению ≈ 200МэВ энергии. Согласно закону сохранения энергии такое же количество энергии выделится при каждом делении ядра. Эти теоретические вычисления были подтверждены независимыми экспериментами, осуществленными немецкими учеными Отто Ганом (1879-1968) и Фрицем Штрассманом (1902-1980), австрийскими учеными Лизе Мейтнерой (1878-1968) и Отто Фришем (1904—1979) в 1939 году. В результате многочисленных экспериментов было установлено, что при бомбардировке ядра урана нейтронами оно делится на два радиоактивных ядра-осколка с массовыми числами, примерно близкими друг другу. Каждое такое деление сопровождается испусканием 2-3-х новых нейтронов и выделением ≈ 200МэВ энергии:
Образовавшиеся ядра-осколки обычно являются β- радиоактивными. Поэтому после ряда β- распадов они превращаются в стабильные изотопы (b).
Суммарная кинетическая энергия этих осколков ( ≈165МэВ) составляет основную долю всей энергии, остальную часть составляют энергии различных излучений, освобождаемые при делении ядра (c).
Цепная ядерная реакция. Процесс каждого деления, сопровождаемый испусканием 2-3-х новых “поколений” нейтронов, является очевидным фактом практического использования энергии при делении ядра урана.